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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Führung der Bewegung mindestens eines Fußes, insbesondere eines Fußes einer sitzenden Person, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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STAND DER TECHNIK
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Im Sitzen werden die Muskelblutpumpen in den Beinen, die wichtige Hilfsmittel des Blutkreislaufs sind, nicht betätigt. Dies kann verschiedene negative Folgen haben. Eine hiervon ist die Gefahr des Auftretens von Thrombosen. All diese Gefahren steigen mit längerem ununterbrochenem Sitzen an. So sterben allein in Flugzeugen weltweit jährlich einige Hundert Menschen an den Folgen der sogenannten Reise-Thrombose.
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Dem Auftreten von Thrombosen, auch von Reisethrombose, wird bislang durch Kompressionsstrümpfe, eine erhöhten Flüssigkeitsaufnahme und/oder das Verabreichen von Blutverdünnern begegnet. Damit wird jedoch nicht das Grundproblem beseitigt.
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Aus dem Bereich der Fitnessgeräte sind sogenannte Crosstrainer bekannt, bei denen Aufstellflächen für die Füße eines Benutzers vorne und hinten um parallel zueinander in Querrichtung verlaufende horizontale Schwenkachsen gelagert sind. Dabei sind die jeweils hinteren Schwenkachsen an einer Kurbel gelagert, die um eine weitere, parallel zu den Schwenkachsen verlaufende, aber im Gegensatz zu diesen ortsfeste Drehachse verdrehbar gelagert ist. Die jeweils vorderen Schwenkachsen sind hingegen an den unteren Enden von doppelarmigen, etwa vertikal ausgerichteten Hebeln gelagert, die einzeln um eine gemeinsame horizontale Schwenkachse verschwenkbar sind und an ihren oberen Enden Handgriffe für den Benutzer aufweisen. Die Kurbel ist typischerweise mit einer gedämpften Schwungmasse gekoppelt. Die resultierende Bewegung des Benutzers entspricht grob einer Gehbewegung mit Armeinsatz. Eine Abrollbewegung der Füße um das Fußgelenk und insbesondere eine Abrollbewegung der Zehen wird dabei aber nicht erreicht. Zudem ist die Verwendung eines Crosstrainers insbesondere in der Economy-Klasse eines Flugzeugs undenkbar.
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In der
US 5,916,065 A ist eine Vorrichtung offenbart, mit der eine Person im Sitzen oder im Stehen verschiedene Bewegungsabläufe auf der Stelle ausführen kann. Die Vorrichtung weist zwei Schienen mit jeweils zwei Aufstellflächen für die Füße der Person sowie zwei gegenüber den Schienen verschwenkbare Pedale auf. So sind mit der Vorrichtung insgesamt drei verschiedene Bewegungsabläufe der Beine möglich. Ein erstes Paar von Aufstellflächen ist zum Durchführen einer Laufbewegung in einer stehenden Position vorgesehen. Dazu ist jede der Schienen um zwei Schwenkachsen verschwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachsen vor und hinter der ersten Aufstellfläche jeweils in einem Abstand zu der Aufstellfläche verlaufen. Eine der beiden Schwenkachsen ist auf einer Kreisbahn um eine Drehachse, die parallel zu der Schwenkachse verläuft, geführt. Die andere Schwenkachse ist gegenüber der Drehachse ortsfest, aber relativ zu der Schiene und parallel zu dieser verschiebbar gelagert. In dem Bewegungsablauf wird der Fuß durch die kreisende Bewegung der einen Schwenkachse um die Drehachse mit dem gleichzeitigen Verschieben der ersten Aufstellfläche relativ zu der anderen Schwenkachse insgesamt auf einer elliptischen Bahn geführt. Ein zweites Paar von Aufstellflächen ist für einen Bewegungsablauf im Sitzen vorgesehen, bei dem die Person eine horizontale Bewegung der Beine ähnlich zu einer Bewegung beim Fahrradfahren im Liegen ausführt. Um die Beine während dieses Bewegungsablaufs in einer gestreckten Position zu halten, sind die zweiten Aufstellflächen jeweils an einem vorderen abgewinkelten Ende der zugehörigen Schiene angeordnet. Die Anordnung der zweiten Aufstellfläche relativ zu der ersten Aufstellflächen auf der jeweiligen Schiene ist dabei fix. Daher ist die Bewegung in Bezug auf die zweite Aufstellfläche ebenfalls durch die zwei Schwenkachsen bestimmt mit dem Unterschied, dass die beiden Schwenkachsen hinter der zweiten Aufstellfläche verlaufen. Die Pedale der Vorrichtung sind ebenfalls für einen Bewegungsablauf im Sitzen vorgesehen, wobei über die Pedale eine Bewegung ähnlich zum Fahrradfahren im Sitzen erfolgen soll. Die Pedale sind um die eine Schwenkachse drehbar gelagert und sind zusammen mit dieser auf der Kreisbahn um die Drehachse geführt. Mit der anderen Schwenkachse sind die Pedale aber nicht gekoppelt.
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In der
US 2,826,192 A ist ein Trainingsgerät offenbart, bei dem die Füße einer sitzenden Person derart geführt sind, dass eine Bewegung ähnlich zu einer Laufbewegung ausgeführt wird. Für jeden Fuß ist eine bogenförmige Schiene mit einer Aufstellfläche für den Fuß vorgesehen. Die Schiene ist um eine vordere Schwenkachse verschwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse auf einer Kreisbahn um eine parallel zu der Schwenkachse verlaufende Drehachse geführt ist. Hinter der Aufstellfläche für den Fuß ist die Schiene entlang einer bogenförmigen Führungsfläche verschiebbar geführt, über die zusammen mit der vorderen Schwenkachse vorgegeben wird, wie sich die Schiene bei einer Bewegung der vorderen Schwenkachse auf der Kreisbahn um die Drehachse verschwenkt. Indem die Führungsfläche hier bogenförmig ausgebildet ist, erfolgt über die Führungsfläche ein Übersetzen des Verschwenkens der Schiene und damit der Aufstellfläche für den Fuß.
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Ein Trainingsgerät für eine stehende Person und mit den Merkmalen des Oberbegriffs das Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 2 919 494 A1 bekannt. Das Trainingsgerät weißt für jeden Fuß der Person eine starre Trittplatte auf, auf der der gesamte Fuß aufsteht.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der im Sitzen die Muskelblutpumpen in den Beinen aktiviert werden können, um der Gefahr von Thrombosen zuverlässig vorzubeugen. Diese Vorrichtung soll auch unter beengten Platzverhältnissen, wie beispielsweise in der Economy-Klasse eines Flugzeugs, einsetzbar sein und die natürliche Zehenabrollbewegung beim Gehen simulieren.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 definiert. Der Patentanspruch 13 ist auf einen Stuhl. insbesondere einen Rollstuhl, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gerichtet.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Indem bei der neuen Erfindung die vordere Schwenkachse unmittelbar am vorderen Ende der Aufstellfläche verläuft, wird nicht nur ein besonders kompakter Aufbau erreicht, sondern die Höhenunterschiede dadurch, dass die vordere Schwenkachse auf einer Kreisbahn geführt wird, werden voll auf die Aufstellfläche übertragen und nicht aufgrund eines Abstands zwischen der Schwenkachse und der Aufstellfläche untersetzt. Dass dabei die vordere Schwenkachse auf der Kreisbahn um die parallel zu der Schwenkachse verlaufende Drehachse und die hintere Schwenkachse in Längsrichtung horizontal geführt ist, führt zu einer ausgeprägten Betätigung des Sprunggelenks bei dem auf die Aufstellfläche aufgestellten Fuß bei jedem Umlauf der vorderen Schwenkachse auf der Kreisbahn. Aufgrund der Bewegung der vorderen Schwenkachse auf der Kreisbahn selbst werden durch deren vertikalen Anteil der Oberschenkel um das Hüftgelenk und durch deren horizontalen Anteil der Unterschenkel des Benutzers um das Kniegelenk aktiviert. Beide Anteile zusammen bewirken eine Bewegung des Fußes um das Sprunggelenk. So wird die Wirkung aller im Bein vorhandenen Blutpumpen auch im Sitzen sichergestellt.
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Besonders kompakt und effektiv ist die neue Vorrichtung, wenn die vordere Schwenkachse durch die oder direkt unterhalb der Aufstellfläche verläuft.
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Bezüglich der Relativlage der beiden Schwenkachsen jeder Aufstellfläche erweist es sich als günstig, wenn die hintere Schwenkachse, sofern sie durch die oder direkt unterhalb der Aufstellfläche verläuft, auf einer Höhe zwischen der Drehachse und dem Scheitelpunkt der Kreisbahn der vorderen Schwenkachse um die Drehachse in Längsrichtung horizontal geführt ist. Besonders günstig ist es dann, wenn die hintere Schwenkachse dabei auf einer Höhe von 25 bis 75% des Abstands zwischen der Schwenkachse und dem Scheitelpunkt der Kreisbahn der vorderen Schwenkachse in Längsrichtung horizontal geführt ist. Bei einer anderen Höhenlage der hinteren Schwenkachse relativ zu der Aufstellfläche kommt es auf die Höhe der effektiven Abstützung des hinteren Endes der Aufstellfläche an.
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In der neuen Vorrichtung schließt sich vorne an die Aufstellfläche eine Zehenabstützfläche an, wobei diese Zehenabstützfläche um eine weitere horizontale Schwenkachse verschwenkbar an der Aufstellfläche gelagert ist. Diese weitere Schwenkachse und die vordere Schwenkachse der Aufstellfläche können beim zusammenfallen und konstruktiv gemeinsam realisiert sein.
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Die zusätzliche Zehenabstützfläche wird zum Herbeiführen einer zusätzlichen Zehenabrollbewegung genutzt, indem eine Führung für die Zehenabstützfläche vorgesehen ist, die die Zehenabstützfläche über einen vorderen unteren Teil der Kreisbahn um die Drehachse nach oben schwenkt.
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Die neue Vorrichtung kann mit einer Rücklaufsperre versehen sein, die einen Rückwärtslauf der Schwenkachse nur im unteren Teil der Kreisbahn zulässt. Diese Definition schließt ein, dass die Rücklaufsperre nur eine Drehrichtung der Schwenkachse um die Drehachse zulässt, und zwar gerade diejenige, die in eine möglichst natürlich Bewegung eines auf die Aufstellfläche aufgestellten Fußes resultiert.
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Dabei kann die Vorrichtung passiv ausgebildet sein, d. h. nur durch einen aufgestellten Fuß und dessen Bewegung durch den Benutzer in Bewegung versetzt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Vorrichtung aktiv angetrieben ist, um es auch einem Benutzer, der nicht (mehr) in der Lage ist, seinen Fuß in Bewegung zu versetzen, mit ihrer Hilfe zu trainieren. Konkret kann ein Drehantrieb für die Drehbewegung der vorderen Schwenkachse um die Drehachse vorgesehen sein. Dieser Drehantrieb kann durch eine Drehbewegung der vorderen Schwenkachse um die Drehachse gestartet werden und/oder durch diese Drehbewegung, die von außen ausgelöst oder zumindest beeinflusst wird, gesteuert werden, so dass sich der Drehantrieb in seiner Drehzahl immer an die aktuellen Bedürfnisse des Benutzers anpasst.
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Statt eines Drehantriebs kann sogar ein Dämpfer für die Bewegung der Aufstellfläche vorgesehen sein, der dem Benutzer eine gewisse Leistung abverlangt. Dabei kann diese Leistung variiert werden, wenn der Dämpfer einstellbar ist. Während es bei einem Antrieb für die Vorrichtung bevorzugt ist, diesen als Drehantrieb für die Drehbewegung der vorderen Schwenkachse um die Drehachse vorzusehen, kann ein Dämpfer sowohl die Drehbewegung der vorderen Schwenkachse um die Drehachse als auch zusätzlich oder alternativ die horizontale Bewegung der hinteren Drehachse dämpfen.
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Die neue Vorrichtung kann eine einzige Aufstellfläche aufweisen, auf die der Benutzer beide Füße nebeneinander aufstellt und gleichsinnig bewegt. Um der natürlichen Gehbewegung näher zu kommen, ist es jedoch bevorzugt, wenn zwei Aufstellflächen vorgesehen sind, deren Bewegungen gegenphasig gekoppelt sind. Dazu können die vorderen Schwenkachsen der beiden Aufstellflächen an einer um die Drehachse drehbar gelagerten Kurbel gelagert sein.
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Die neue Vorrichtung kann als separates Gerät ausgebildet sein. Sie kann aber auch Teil eines speziellen Stuhls, auch eines Rollstuhls sein, um bei dessen Benutzer nicht nur eine Thrombosevorbeugung zu betreiben, sondern ihn auch bezüglich seiner Beinmuskulatur zu trainieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläuterte und beschrieben.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer Seitenansicht.
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2 zeigt die Ausführungsform der neuen Vorrichtung gemäß 1 in einer Ansicht von oben; und.
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3 skizziert eine zweite Ausführungsform der neuen Vorrichtung in einer 1 entsprechenden Seitenansicht.
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4 skizziert die durch die neue Vorrichtung gemäß den 1 und 2 oder gemäß 3 geführten Bewegungen des Beins eines sitzenden Benutzers.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die in 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1 dient zur Führung der Bewegung von hier nicht dargestellten Füßen eines Benutzers. Für jeden der Füße weist die Vorrichtung 1 eine Aufstellfläche 2 auf. Jede der Aufstellflächen 2 ist vorne und hinten über jeweils eine Schwenkachse 3 bzw. 4 verschwenkbar gelagert. Alle Schwenkachsen 3 und 4 verlaufen horizontal und parallel zueinander. Dabei sind die Schwenkachsen 3 an einer Kurbel 5 ausgebildet und laufen um 180° phasenversetzt um eine gemeinsame Drehachse 6 um, um die die Kurbel 5 verdrehbar gelagert ist. Während die vorderen Schwenkachsen 3 direkt an bzw. unter den vorderen Enden 19 der Aufstellflächen 2 verlaufen, verlaufen die hinteren Schwenkachsen 3 mit horizontalem Abstand zu den hinteren Enden 18 der Aufstellflächen und sind dabei jeweils in einem Gleitlager 7 horizontal geführt. Dabei liegen die Schwenkachsen 4 auf einem Höhenniveau oberhalb der Drehachse 6 aber unterhalb des Scheitelpunkts der Kreisbahn der Schwenkachsen 3 um die Drehachse 6. Vorne an die Aufstellflächen 2 schließen an den Schwenkachsen 3 Zehenabstützflächen 8 an. Die Zehenabstützflächen 8 sind um mit den Schwenkachsen 3 zusammenfallende Schwenkachsen 20 gegenüber den Aufstellflächen 2 nach oben verschwenkbar, und sie werden über einen vorderen unteren Teil der Kreisbahn der Schwenkachsen 3 um die Drehachse 6 durch Führungen 9 nach oben verschwenkt, um die natürliche Zehenabrollbewegung beim Gehen zu simulieren. Die Führungen 9 sind wie ein Lager 10 für die Drehachse 6 und die Gleitlager 7 an einem Grundgerüst 11 der Vorrichtung 1 vorgesehen.
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Die Ausführungsform der Vorrichtung 1, die in 3 gezeigt ist, unterscheidet sich von derjenigen gemäß den 1 und 2 durch eine andere Ausbildung der horizontalen Führung für die hinteren Schwenkachsen 4 der Aufstellflächen 2. Die Schwenkachsen 4 sind hier zugleich Drehachsen von Rollen 29, die unterhalb der Aufstellflächen 2 an oder hinter deren hinteren Ende 18 drehbar gelagert sind und auf einer horizontalen Oberfläche 30 des Grundgerüsts 11 abrollen. Auch hierdurch sind die Schwenkachsen 4 horizontal geführt. Dabei ergibt sich jedoch durch den relativ großen vertikalen Abstand der Schwenkachsen 4 zu den Aufstellflächen 2 eine bewegliche Abstützung für das hintere Ende der Aufstellfläche 2, die einer deutlich höher über der Oberfläche 30 verlaufenden hinteren Schwenkachsen im unmittelbaren Bereich der Aufstellflächen 2 entspricht. Verglichen mit derartigen gleichwirkenden Schwenkachsen im unmittelbaren Bereich der Aufstellflächen 2 liegen die Schwenkachsen 4 der Ausführungsform der neuen Vorrichtung 1 gemäß 3 bei gleicher Auswirkung auf die Beweglichkeit der Aufstellflächen 2 auch weiter vorne. Die praktische Beweglichkeit der Aufstellflächen 2 bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 3 ist so nicht wesentlich anders als bei der Ausführungsform gemäß 1 und 2.
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4 skizziert mit Doppelpfeilen 12 bis 16 Bewegungen, die die Vorrichtung 1 gemäß den 1 und 2 oder gemäß 3 den Beinen 17 eines Benutzers vermittelt, wenn dieser die Aufstellflächen 2 mit seinen Füßen 26 so bewegt, dass die Schwenkachsen 3 um die Drehachse 6 kreisen. Die Oberschenkel 22 der Beine 17 werden um die Hüftgelenke 21 verschwenkt, wodurch sich die Oberschenkel 22 und insbesondere die Kniegelenke 23 in Richtung des Doppelpfeils 12 auf und ab bewegen. Mit den Kniegelenken 23 bewegen sich die Unterschenkel 24 bis einschließlich der Sprunggelenke 25 auf und ab. Diese durch den Doppelpfeil 13 angedeutete vertikale Bewegung ist die vertikale Komponente der Drehbewegung um die Drehachse 6 am Ort des Sprunggelenks 25, während der Doppelpfeil 14 die horizontale Komponente dieser Drehbewegung an diesem Ort wiedergibt. Der Doppelpfeil 15 entspricht der Schwenkbewegung der Füße 26 um die hinteren Drehachsen 4 bzw. das Sprunggelenk 25; der Doppelpfeil 16 einer Schwenkbewegung der Zehen 28 um die Zehengrundgelenke 27 mit den Zehenabstützflächen 8 um die Schwenkachsen 3. Durch die Bewegungen 12 bis 16 werden die zugehörigen Muskeln trainiert und die Muskelblutpumpen, die das Blut des Benutzers durch die Beine 17 fördern, aktiviert. Dabei spricht die Summe der durch die Doppelpfeile skizzierten 12 bis 16 Bewegungen weitgehend der natürlichen Bewegung der Beine 17 beim Gehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Aufstellfläche
- 3
- Schwenkachse
- 4
- Schwenkachse
- 5
- Kurve
- 6
- Drehachse
- 7
- Gleitlager
- 8
- Zehenabstützfläche
- 9
- Führung
- 10
- Drehlager
- 11
- Grundgerüst
- 12
- Doppelpfeil
- 13
- Doppelpfeil
- 14
- Doppelpfeil
- 15
- Doppelpfeil
- 16
- Doppelpfeil
- 17
- Bein
- 18
- hinteres Ende der Aufstellfläche
- 19
- vorderes Ende der Aufstellfläche
- 20
- Schwenkachse
- 21
- Hüftgelenk
- 22
- Oberschenkel
- 23
- Kniegelenk
- 24
- Unterschenkel
- 25
- Sprunggelenk
- 26
- Fuß
- 27
- Zehengrundgelenk
- 28
- Zehen
- 29
- Rolle
- 30
- Oberfläche
